一種陽離子定著劑在水松原紙中的應(yīng)用

2019-05-23 07:05:14潘立國(guó)

造紙化學(xué)品 2019年2期

潘立國(guó)，侯麗，馬強(qiáng)

（牡丹江恒豐紙業(yè)股份有限公司，黑龍江牡丹江 157013）

陽離子定著劑是一種低相對(duì)分子質(zhì)量、高陽電荷密度的聚合物，作為一種濕部添加劑，陽離子定著劑在造紙過程中能起到良好的濾水、留著、成型以及改善運(yùn)行性能的功效，可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，有效地吸附系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生的陰離子垃圾。系統(tǒng)內(nèi)的陽離子定著劑主要有2個(gè)作用：一是大部分定著劑與纖維的羥基有效結(jié)合，使纖維排布更緊密、均勻，同時(shí)對(duì)細(xì)小纖維和填料起到包覆作用，從而對(duì)紙頁的成型起到積極作用，提高細(xì)小纖維及填料的留著率；二是部分未能與纖維和填料發(fā)生作用的定著劑會(huì)隨著系統(tǒng)內(nèi)白水流入至白水系統(tǒng)，在此過程中，定著劑會(huì)持續(xù)吸附白水系統(tǒng)內(nèi)的陰離子垃圾，降低白水的濃度，進(jìn)而降低由于白水回用出現(xiàn)的紙面洞眼等紙病的概率。

本文通過研究了一種陽離子定著劑（主要成分是環(huán)氧氯丙烷）在水松原紙中的應(yīng)用，采用該陽離子定著劑替代傳統(tǒng)的陽離子淀粉，與聚丙烯酰胺型助留劑形成新的雙元助留組合，驗(yàn)證其在造紙濕部中的助留助濾效果和對(duì)成紙指標(biāo)的影響。

1 方案設(shè)計(jì)

本實(shí)驗(yàn)采用實(shí)驗(yàn)室小試及機(jī)臺(tái)中試2個(gè)過程驗(yàn)證陽離子定著劑在水松原紙中的應(yīng)用。首先對(duì)陽離子定著劑進(jìn)行最優(yōu)加入量的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)，根據(jù)生產(chǎn)水松原紙的經(jīng)驗(yàn)，噸紙加入量分別為8、10、12和14 kg，依次標(biāo)記為A樣、B樣、C樣和D樣。為了確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)用所有原輔料均取自水松原紙生產(chǎn)車間，填料正常加添，采用聚丙烯酰胺型助留劑與陽離子定著劑組成雙元助留系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行抄紙實(shí)驗(yàn)，對(duì)比物理指標(biāo)及紙面狀態(tài)，優(yōu)選出陽離子定著劑的最優(yōu)加入量；然后在相同條件下與傳統(tǒng)的陽離子淀粉進(jìn)行對(duì)比分析，比較2種添加劑的優(yōu)缺點(diǎn)，最后根據(jù)實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果，在機(jī)臺(tái)進(jìn)行中試，驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室小試的準(zhǔn)確性和可行性。

本實(shí)驗(yàn)的檢測(cè)項(xiàng)目均按行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)室小試

2.1 陽離子定著劑加入量的優(yōu)選實(shí)驗(yàn)

在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行抄紙實(shí)驗(yàn)，成紙定量按照35 g/m2設(shè)計(jì)，灰分為質(zhì)量分?jǐn)?shù)15%，陽離子定著劑噸紙加入量分別為 8、10、12和14 kg，依次標(biāo)記為A樣、B樣、C樣和D樣，每組樣抄10張，檢測(cè)同一物理指標(biāo)時(shí)要采用定量相同的紙樣，抄紙實(shí)驗(yàn)在相同條件下進(jìn)行，保證實(shí)驗(yàn)人員、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、檢測(cè)人員及檢測(cè)環(huán)境均相同，實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)見表1。

由表1可知，陽離子定著劑噸紙加入量為12 kg時(shí)，抗張強(qiáng)度指標(biāo)和紙面狀態(tài)最優(yōu)，所以下步實(shí)驗(yàn)中陽離子定著劑噸紙加入量為12 kg。

2.2 陽離子淀粉與陽離子定著劑對(duì)比實(shí)驗(yàn)

根據(jù)上一步的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，采用陽離子淀粉和聚丙烯酰胺組成雙元助留系統(tǒng)，完成抄紙實(shí)驗(yàn)，記為1號(hào)樣，陽離子淀粉加入量為生產(chǎn)水松原紙時(shí)常規(guī)使用的噸紙13 kg；采用陽離子定著劑和聚丙烯酰胺組成雙元助留系統(tǒng)，完成抄紙實(shí)驗(yàn)，記為2號(hào)樣。對(duì)比這2種添加劑對(duì)成紙指標(biāo)及紙面狀態(tài)的影響，實(shí)驗(yàn)過程同上，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表2。

2.3 實(shí)驗(yàn)小結(jié)

由表2可知，2號(hào)樣的抗張強(qiáng)度、挺度和表面強(qiáng)度指標(biāo)均略優(yōu)于1號(hào)樣，紙面狀態(tài)1號(hào)樣和2號(hào)樣相近，初步說明陽離子定著劑比陽離子淀粉效果略好。

表1 抄紙檢測(cè)數(shù)據(jù)

表2 抄紙檢測(cè)數(shù)據(jù)

3 機(jī)臺(tái)中試

基于實(shí)驗(yàn)室小試結(jié)果，采用陽離子定著劑替代陽離子淀粉，在成紙指標(biāo)方面有一定優(yōu)勢(shì)。為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)室小試的準(zhǔn)確性以及實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行中的可行性，接著在機(jī)臺(tái)進(jìn)行中試。

3.1 機(jī)臺(tái)中試方案設(shè)計(jì)

成紙定量設(shè)計(jì)為35 g/m2，在相同條件下，首先采用陽離子淀粉進(jìn)行生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定后，取樣進(jìn)行檢測(cè)分析，記為M樣；然后更換陽離子定著劑進(jìn)行生產(chǎn)，運(yùn)行穩(wěn)定后取樣進(jìn)行分析，記為N樣。聚丙烯酰胺助留劑正常添加，分別與上述2種助劑組成雙元助留系統(tǒng)。運(yùn)行過程中時(shí)刻觀察紙面狀態(tài)，是否出現(xiàn)洞眼等紙病，2 h后取樣進(jìn)行檢測(cè)分析。為保證實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)過程中全部使用清水，除網(wǎng)部、干燥部等參數(shù)必須按照實(shí)際情況調(diào)整外，其他各部參數(shù)均保持不變。

表3和圖1分別顯示了混合漿纖維分析數(shù)據(jù)和混合漿纖維的各種長(zhǎng)度及其占比。

表3 混合漿纖維檢測(cè)數(shù)據(jù)

圖1 混合漿纖維的各種長(zhǎng)度及其占比

3.2 中試過程

實(shí)驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)，加入陽離子定著劑后，脫水明顯變慢，水線位置向后移動(dòng)20 cm左右，為穩(wěn)定水線位置，刮水板角度重新優(yōu)化，加大了脫水強(qiáng)度；同時(shí)觀察紙面狀態(tài)和紙病在線系統(tǒng)跟蹤，未發(fā)現(xiàn)因加入陽離子定著劑而出現(xiàn)的洞眼等紙病，紙面狀態(tài)良好，在每組實(shí)驗(yàn)完成后取上網(wǎng)漿、白水及橫幅紙樣檢測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及填料留存率，檢測(cè)數(shù)據(jù)見表4和表 5。

3.3 機(jī)臺(tái)中試小結(jié)

（1）由表4分析可知，陽離子定著劑與聚丙烯酰胺組成的雙元助留系統(tǒng)更加穩(wěn)定，填料留存率和單程留著率均優(yōu)于陽離子淀粉與聚丙烯酰胺組成的雙元助留系統(tǒng)。

表4 濕部檢測(cè)數(shù)據(jù)

表5 抄頁成紙檢測(cè)數(shù)據(jù)

（2）由表5分析可知，陽離子定著劑與聚丙烯酰胺組成的雙元助留系統(tǒng)對(duì)成紙指標(biāo)的作用優(yōu)于陽離子淀粉與聚丙烯酰胺組成的雙元助留系統(tǒng)，抗張強(qiáng)度、挺度、表面強(qiáng)度指標(biāo)方面前者均優(yōu)于后者。

4 印刷實(shí)驗(yàn)

水松原紙是用于印刷水松紙的原料，所以需要進(jìn)一步驗(yàn)證陽離子定著劑的加入對(duì)水松原紙印刷效果的影響。水松原紙的印刷屬于凹版印刷，印刷質(zhì)量與原紙、印刷設(shè)備、印刷機(jī)參數(shù)、版輥、油墨和印刷環(huán)境等因素密切相關(guān)，所以要保證除原紙外的所有變量均相同。分別取M樣和N樣紙輥各1個(gè)，用印刷機(jī)進(jìn)行印刷實(shí)驗(yàn)，為保證印刷效果更貼近水松紙廠的生產(chǎn)情況，采用2道印刷的方式，實(shí)驗(yàn)過程中使用同種油墨，保證油墨黏度相同。

（1）印刷效果的對(duì)比方式：取10張平行樣，在橫向的不同位置將紙樣切成A4大小，但要保證同組對(duì)比樣的橫向位置相同。

圖2 印刷評(píng)價(jià)結(jié)果

（2）印刷效果的評(píng)價(jià)方式由色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度組成，優(yōu)于X樣，評(píng)為5分；在X樣和Y樣之間，評(píng)為4分；在Y樣和Z樣之間，評(píng)為3分；較Z樣差，評(píng)為2分；印刷效果評(píng)價(jià)分?jǐn)?shù)取色澤均勻性、色澤飽滿度和印刷溜平度的平均值。X樣、Y樣、Z樣及印刷評(píng)價(jià)結(jié)果如圖2所示。